Drehmoment zur Leistungsberechnung verwenden

[Plan_B]

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Beispielsweise weil die Pumpe nicht bis auf Null-Fördermenge heruntergeregelt werden kann.

?
Im Verbund fördert die Pumpe doch erst, wenn sie einen Druck über Systemdruck+RSV Öffnungsdruck erreicht.
Einige Sekunden kann man sie auch darunter betreiben, aber nicht zu lange, sonst wirds warm im Pumpengehäuse

Schwieriger sehe ich den Umschaltpunkt der Kaskadenstufen ohne Druckschwankungen zu erreichen, denn dazu muss eine FSD zugeschaltet werden und simultan die VSD runtergefahren werden bzw. umgekehrt.

 

[SPS-Bitschubser]

Bei einen ABB ACS880 hab ich anhand vom Drehmoment auch in Prozent damals und Istdrehzahl genau die mechanische Leistung an der Welle errechnen können. Genauigkeit ca. 1% Anzeige Regler zu SPS Berechnung.

 

[Thomas_v2.1]

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Bei einen ABB ACS880 hab ich anhand vom Drehmoment auch in Prozent damals und Istdrehzahl genau die mechanische Leistung an der Welle errechnen können. Genauigkeit ca. 1% Anzeige Regler zu SPS Berechnung.

Und dann die Istdrehzahl auch übertragen, oder auch anhand der Frequenz geschätzt?
Wobei vermutlich die meisten FUs die angezeigte Drehzahl bei Asynchronmotoren auch nur anhand der eingegebenen Typenschilddaten schätzen, und nicht irgendwie über die Gegen-EMK erkennen können.

 

[Thomas_v2.1]

?
Im Verbund fördert die Pumpe doch erst, wenn sie einen Druck über Systemdruck+RSV Öffnungsdruck erreicht.
Einige Sekunden kann man sie auch darunter betreiben, aber nicht zu lange, sonst wirds warm im Pumpengehäuse

Schwieriger sehe ich den Umschaltpunkt der Kaskadenstufen ohne Druckschwankungen zu erreichen, denn dazu muss eine FSD zugeschaltet werden und simultan die VSD runtergefahren werden bzw. umgekehrt.

Ich mache ja keine Druckregelung, sondern nur eine Füllstandsregelung im Unterbecken. Ich weiß auch noch nicht wann die Rückschlagklappen überhaupt öffnen, es kann ja sein, dass die Mindestfrequenz des Motors aufgrund fehlender Fremdlüftung auf jeden Fall darüber liegt. So im Detail habe ich mich mit den Rückschlagklappen bisher nie befassen müssen, da mechanisches Element waren sie immer einfach "da". Die Druckverhältnisse werden sich auch ändern ob ich z.B. drei Pumpen gleich geregelt fahre, oder zwei mit Max.-Drehzahl und dann die dritte mit niedriger Drehzahl dazukommt, vermutlich auch noch abhängig von der Position der Leitungszusammenführung.

 

[SPS-Bitschubser]

Und dann die Istdrehzahl auch übertragen, oder auch anhand der Frequenz geschätzt?
Wobei vermutlich die meisten FUs die angezeigte Drehzahl bei Asynchronmotoren auch nur anhand der eingegebenen Typenschilddaten schätzen, und nicht irgendwie über die Gegen-EMK erkennen können.

Ich habe die geschätzte Drehzahl vom FU genommen nicht die Frequenz. Der ABB ist im DTC Modus ziemlich genau 10% vom Schlupf. Anbei ein paar Infos aus dem Handbuch. Für die Damalige Ersatzlösung war die Geberlose Regelung ausreichend.

 

[SPS-Bitschubser]

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Mal eine andere Frage wie genau sollte deine Messung sein. Ich hab so Drehmoment Genaugigkeit von 5 bis 20% im Kopf vom Drehmomentendwert. Genauer geht's mit die standart FU nicht, laut Datenblätter. Die Leistung vom FU würde ich eher als Richtwert sehen. Damit sollten Tendenzen erkennen können.

 

[zako]

Also Siemens gibt für die Drehzahlgenauigkeit im geberlosen Betrieb 0.05 *f-Schlupf beim S120 an. D.h. bei einem 2- poolpaarigen Motor mit einer Nenndrehzahl von 1460rpm bei 50Hz ca. 2rpm Drehzahlungenauigkeit. Entscheidender ist da schon die Drehmomentgenauigkeit. Ca. 1.5% laut Katalog, aber im Nennbereich typischerweise besser - bei feldorientierter Regelung. Wie das bei Danfoss ist - kann ich jetzt nicht beurteilen (aber wenn der heute in U/f läuft ist es garantiert nicht besser)

 

[winnman]

Wie lange ist die Druckleitung?
Wir haben ähnliches gemacht mit 2x 3x 150kW Grundwasserpumpen an zwei getrennten Standorten die dann über eine gemeinsame Leitung einen Hochbehälter füllen.

Es hat sich dann gezeigt, das der errechnete Druckverlust in der Leitung geringer war als der tatsächliche.
Hier schaut nun die Optimirung eher so aus, das möglichst wenig Pumpen laufen, die aber mit auf die Pumpen optimierten Drehzahlen und möglichst durchgehend.
Dafür wurden die zulässigen Pegeländerungen im Hochbehälter deutlich erhöht.
Dadurch wird der Druckverlust in der Leitung zusätzlich optimiert.

Man sollte sich also das Gesamtsystem anschauen, vielleicht kann man hier auch noch an anderen Stellen zusätzlich eingreifen.

Zur Leistungsmessung fällt mir spontan noch ein: für jede Pumpe ein Multimessgerät mit Stromwandlern verbauen, die können dann die Leistung auch Analog ausgeben, unabhängig vom FU.

 

[Chräshe]

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Meine Idee wäre dann, dass ich mir diesen Drehmoment anstelle des Stroms übertragen lasse, dann aus der Istfrequenz mit abgeschätztem Schlupf die Motordrehzahl berechne, und dann mit P=M*n/9,55 die an der Motorwelle abgegebene Leistung berechne.

Hallo Thomas,

ich wüsste nichts was deiner geplanten Berechnung der Leistung entgegen spricht.
Wahrscheinlich gibt es ein paar Ungenauigkeiten, die sich aufsummieren.
Jedoch misst du mit dem selben System zuerst den alten, dann den neuen Aufbau.
Bei beiden Messungen hast du die selben Fehler.
Somit lässt sich nachweisen, wie sich die Leistung verändert hat.

Was jedoch nicht erfasst ist, ist die Förder-Menge!
Wie bringst du die Leistung in Bezug zum Pumpenwirkungsgrad?

Gruß
Chräshe

 

[Thomas_v2.1]

Ich habe jetzt noch ein paar Informationen gesammelt. Zwei von den vier FUs wurden schon getauscht, einer ist einer VLT5000er Serie und ein anderer der FC202 Serie. Bei den beiden neuen kann ich mir auch direkt die Motorleistung übertragen lassen und muss gar nicht zurückrechnen. Außerdem besitzen die beiden neuen FUs bei Nennleistung einen Wirkungsgrad von 98% zu 95% bei den alten. Aktuell erfolgt täglich ein Pumpenwechsel und es laufen im Schnitt 1,3 Pumpen (d.h. eine Pumpe läuft immer). Wenn ich nun alleine die beiden neuen FUs in der Priorität nach vorne nehme, dann kann ich hier auch schon nur durch Softwareanpassung einiges einsparen (2,25 kW an 365/2 Tagen = 9855 kWh).

Die Fördermenge habe ich indirekt vorhanden, aber mit leichten zeitlichen Verzug. Ich würde versuchen in ein Diagramm zu bringen, und dann prüfen was ich mit diesen Informationen und den Planungsdaten der Anlage vor fast 30 Jahren noch anfangen kann.

Meine Idee ist, wenn ich die Motorleistung einer laufenden Pumpe und die Fördermenge habe, dann kann ich zusammen mit der geodätischen Höhe in das vorliegende H-Q Diagramm der Pumpe gehen, und prüfen an welchem Wirkungsgrad der Pumpe und überhaupt der resultierenden Förderhöhe ich mich da befinde.

Kennt jemand ein Programm welches einen bei Berechnungen z.B. von Wirkungsgraden, Förderleistungen bei Parallelbetrieb mehrerer Pumpen und unterschiedlichen Drehzahlen unterstützt?

 

[Plan_B]

beim 202 ist der Parameter 1-03 interessant.
Mit durchgeführter AMA kann man AEO-VT wählen. Das reduziert bei Teillast zusätzlich die Motorspannung.

 

[Thomas_v2.1]

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beim 202 ist der Parameter 1-03 interessant.
Mit durchgeführter AMA kann man AEO-VT wählen. Das reduziert bei Teillast zusätzlich die Motorspannung.

Geht das auch noch mit der eingeschränktem AMA? Denn wenn das von den alten FUs übernommen wurde, dann sind hinter dem FU noch Sinusfilter, und dann ist laut Handbuch nur die eingeschränkte AMA möglich.

Die Mindestfrequenz liegt übrigens bei 38 Hz, weil die Anlagenkennlinie relativ flach mit viel statischer Höhe verläuft.

 

[Plan_B]

Sollte eigentlich.
Da hat sich anscheinend schon mal jemand tiefgreifend beschäftigt

https://www.google.com/url?q=https://d-nb.info/1070174114/34&sa=U&ved=2ahUKEwjIzPaP08H4AhWsm_0HHWhkDZkQFnoECAMQAg&usg=AOvVaw0ufhGVDKAdnFOPSxSFOTJx

 

[Thomas_v2.1]

Sollte eigentlich.
Da hat sich anscheinend schon mal jemand tiefgreifend beschäftigt

https://www.google.com/url?q=https://d-nb.info/1070174114/34&sa=U&ved=2ahUKEwjIzPaP08H4AhWsm_0HHWhkDZkQFnoECAMQAg&usg=AOvVaw0ufhGVDKAdnFOPSxSFOTJx

Wobei ich da auf Seite 12 lese:
"Zur weiteren Energieeinsparung ist eine Erhöhung des Ausschaltpegels denkbar. Auf diese Weise wird die geodätische Höhe reduziert, wodurch die Reibungsverluste in der angeschlossenen Druckleitung und damit die Energiekosten sinken"

Das stimmt doch so nicht, die Reibungsverluste sind doch abhängig vom Durchfluss (im Quadrat) und den Rohrverlusten (Armaturen, Rohre), also diese ändern sich nicht bei Reduzierung der geodätischen Höhe. Bei einer Regelung kann ich aber damit bei niedrigerer Drehzahl und dementsprechend geringerer Leistung die gleiche Menge fördern. Oder sehe ist das falsch?

 

[PePe44]

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Wenn es auf den Trend ankommt bei der Berechnung:

Die Last, also die Pumpe, benötigt je nach Drehzahl andere Leistungen. Das Verhältnis Durchfluss zu Drehzahl ist proportional.
Verhältnis M zu V ist ^2
P zu V ist ^3.

Da machen einige wenige % die der Umrichter je nach Einstellung U/F variabel, SVCvar, Energiesparung, oder wie kreativ das Marketing auch immer sein mag, nicht mehr sooo viel aus.
Klar senkt der FU die Spannung ab bei q-Kennlinie weil die Last diese nicht braucht. 98% der Einsparung kommt aber von der Last wenn diese < Nenndrehzahl betrieben wird.
Soll heissen: V = 60% Vnenn = 36% Mnenn = 21% Pnenn. Ob der FU dann 500W mehr oder weniger Verluste hat ist bei 75kW Motorlast ...
Läuft die Pumpe mit Nenndrehzahl = 50Hz ist die Einsparung negativ -2%, siehe Beitrag Plan_B

Die Hersteller haben doch Tools zur Berechnung der Einsparung, warum nicht diesen erstmal glauben?

 

[Plan_B]

Alles richtig.
IMHO ist das Projekt der UNI anscheinend nicht so weit weg von Thomas seinem Problem.
Die haben den Löwenanteil erreicht durch Findung der optimalen Drehzahl und dann nur ON-Off Betrieb bei dieser.
Ich hab es allerdings nur schnell Diagonal gelesen, denn die ganze Mathematik ist mir dann zu hoch gewesen.

 

[Thomas_v2.1]

Alles richtig.
IMHO ist das Projekt der UNI anscheinend nicht so weit weg von Thomas seinem Problem.
Die haben den Löwenanteil erreicht durch Findung der optimalen Drehzahl und dann nur ON-Off Betrieb bei dieser.
Ich hab es allerdings nur schnell Diagonal gelesen, denn die ganze Mathematik ist mir dann zu hoch gewesen.

Es gibt auch noch ein Vorgängerdokument was dem Projekt vorausging und in dem man mehr Details zur konkreten Anlage findet:

https://www.dbu.de/OPAC/ab/DBU-Abschlussbericht-AZ-29356.pdf

Dort wird zur prognostizierten Energieeinsparung unter anderen ein Zweitarif-Vertrag angenommen, um dann im Hochtarif den Pumpensumpf möglichst leer zu fahren. Das ist mit meiner Anlage nicht vergleichbar, ich muss den Höhenstand relativ genau einhalten, und es wird immer gefördert. Damit der Höhenstand konstant bleibt, muss ich immer das wegfördern was auch zufließt.

Was mir auch etwas zweifelhaft erscheint: Es wurde eine Pumpe gegen eine neue ausgetauscht. Dann wurde ein Test mit Nenndrehzahl gemacht, und ein weiterer mit reduzierter Drehzahl. Es wurde festgestellt, dass mit der niedrigeren Drehzahl annähernd die gleiche Menge bei weniger Energieverbrauch gefördert werden konnte, und das als Einsparmöglichkeit durch Drehzahlreduktion festgestellt. In meinen Augen wurde die neue Pumpe ganz einfach falsch ausgelegt, sodass der höchste Wirkungsgrad nicht bei der aktuellen Förderhöhe ansteht. Sonst bräuchte ich ja nur eine viel zu große Pumpe einbauen, dann reduziere ich die Drehzahl auf die Hälfte und spare eine Menge Energie, das ist doch nicht plausibel.

Die einzig mögliche Optimierung die ich bei mir sehe, ist zu prüfen, ob ich aktuell ebenfalls beim Wirkungsgrad der Pumpe über dem Maximalwert hinaus bin, und somit mit geringerer Drehzahl auf dem optimalen Punkt zu landen. Und eben eine eventuelle Optimierung beim Betrieb von mehreren Pumpen vorzunehmen.